החלת הדמיית תאים בשידור חי וטומוגרפיה ממוחשבת כדי לפתור את התכונות הספאטימיות של הלגיונרים האלה מערכת הפרשות

הלגיונרים האלה משאבה (L. משאבה), הסוכן הפרוטולוגי של מחלת הלגיונרים, שוכן מאגרי מים מתוקים, שם החיידקים מופצים על ידי הדבקה ושכפול בתוך מימיים שחיה בחינם פרוטותים. ל. משאבה הגורמת להתפרצויות של מחלות בבני אדם כאשר האינהלציה של חיידקים aerosolized ממקורות מים ראויים לשתייה מתרחשת. בתאים נגועים, החתרנות של מסלולים מארחים מאפשר L. משאבה המרחפת כדי לעכב התבגרות endocytic של החללים שבהם הוא שוכן לקדם biogenesis של תא התא התומך שכפול חיידקי. תהליך זה מונע על ידי סוג חיידקי מיוחדות ivb הפרשה (T4BSS) המכונה נקודה/Icm והרפרטואר שלה של מעל 300 “אפקטור” חלבונים כי הם translocated לתוך מארח ציטוסול במהלך הזיהום כדי להקל על מניפולציה של פונקציות סלולריות^1,2,3,4,5. מוטציות חסרות נקודה תפקודית/Icm מנגנון להיכשל לספק את העריקים לתוך המחשב המארח ציטוסול, פגומים עבור שכפול תאיים, והם avirulent במודלים של בעלי חיים של מחלה^6,7.

זנים חיידקיים רבים פיתחו מכונות רב רכיבי מורכבות ודינמיות מאוד הנדרשות לתהליכי זיהום. אחרים T4BSS כמו מערכת נקודה/Icm חיוניים גם עבור שכפול תאיים של פתוגנים חיידקיים כגון Coxiella בורנתיבי ו ריקטסיאלה grylli. למרות T4BSS הקשורים באבולוצאוסיים מערכות מסוג מערכת ה-DNA, אשר מתווכים העברת דנ א והוא יכול לספק רפרטואר מוגבל של חלבונים אפקטור, מערכת נקודה/Icm יש כמעט פי שניים מרכיבי מחשב ומספק מגוון רחב של מכונות. ככל הנראה, התרחבות זו במספר הרכיבים אפשרה למנגנון הנקודה/Icm להכיל ולשלב בקלות מחדש את האפשרות^8,9.

השתמשנו לאחרונה טומוגרפיה אלקטרון-אלקטרונים (ההקפאה) כדי לפתור את המבנה של מנגנון נקודה/Icm באתרו והראה כי זה יוצר תא מעטפה מפורש ערוץ המתחבר למתחם cytoplasmic. ניתוח נוסף עולה כי ציטוסולוג ATPase DotB מקורביו עם מערכת נקודה/Icm בקוטב התא L. משאבה מנועי באמצעות אינטראקציות עם מיקוד. גילינו כי DotB מציג את התנועה ציטוסולג בתאי חיידקי ביותר, המציין כי ATPase זה קיים באוכלוסייה cytosolic דינאמי אך גם מקורביו עם נקודה קוטבית/מתחמי Icm. בנוסף, הקבוצה מהווה הרכבה של הקסאמרס הקשורה למכלול הממברנה הפנימי, והיא מצטרפת לבסיס של מתחם cytoplasmic זה. ההרכבה של מורכבות DotB-לעשות אנרגיה יוצר ערוץ cytoplasmic המנחה את הטרנסלוקציה של מצעים דרך T4SS (איור 1)¹⁰.

למרות ההתקדמות האחרונה, מעט ידוע על איך מערכת נקודה/Icm פונקציות ואיך כל חלבון מרכיב ליצור מנגנון פעיל⁸. חשיפת המעגלים הרגולטורים של הנקודה/Icm T4SS היא בסיסית כדי להבין את המנגנונים המולקולריים של אינטראקציות מארח הפתוגן. לכן, אנו דנים כיצד להשתמש במיקרוסקופיה תא לחיות והקפאה-ET כדי לזהות ולאפיין את הרכיבים החיוניים L. משאבה האנטי/Icm המערכת מתויגים עם סופר תיקיית gfp (sfgfp). באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטית כמותי, לוקליזציה קוטבי של DotB יוגדר ברקע סוג פראי או כאשר מערכת הרביעי סוג מחיקת. מיקרוסקופ הזמן לשגות ישמש לכמת הבדלים בלוקליזציה ודינמיקה בין הנקודה/Icm ציטוסולטים ATPases.

היישום המשולב של שתי גישות משלימות כגון הדמיה חיה ו-ההקפאה מספק יתרון לעומת אחרים במערכות מבחנה. שתי השיטות מבוצעות בתאים שלמים ושומרות על הסביבה הטבעית של T4BSS, ובכך מזעור השיבוש של המבנה היליד במהלך הכנת המדגם. כי יתר הביטוי של חלבונים עלול לפגוע הסטואיצ’ימטריה של מכשיר הפרשת, sfGFP fusions מוחזרים באמצעות allelic exchange לתוך כרומוזום הלגיונרים , כך שכל היתוך מקודד בעותק אחד והביטוי מונע על ידי מקדם אנדוגני. הדמיה של fusions מקודד כרומוסומלית מאפשרת לכמת את רמת החלבון המדויקת המתבטאת בנקודת זמן מוגדרת. ל-“הקפאה” יש גם יתרונות רבים לקביעת מבנה מערכות הפרשה. היתרון הבולט ביותר הוא שדגימות ההקפאה מורכבות מתאי שלמים קפואים הישמרו על מתחמי מקומיים בהקשר של ארכיטקטורת תאים חיידקיים. כתוצאה מכך, ההקפאה עשויה להיות עדיפה על גישות הטיהור הביוכימי, אשר לחלץ מתחמי ממברנה עשוי להתפשט חלבונים היקפיים ממנגנון הליבה או לשנות את המבנה הכללי. בנוסף, תיוג חלבון של עניין עם חלבון מגושם כגון sfGFP מוסיף מסה שניתן לגילוי על-ידי ההקפאה והוא יכול לסייע עם מיפוי subcomplexes שונים של המנגנון נקודה/Icm על המבנה המתקבל על ידי המקפיא-ET.

גישה זו היא כלי רב עוצמה לגילוי מידע מבני על מתחמים רב מולקולריים להרכיב קרום התא חיידקי. הפרשנות של מבנים הובהר באמצעות טכניקות אלה תסייע לשדה להבין כיצד T4BSS רכיבי הפונקציה, מדוע רכיבים רבים כל כך נדרשים לפונקציה, איך הרכיבים אינטראקציה בתוך המתחם הגדול, ומה פונקציות אלה בצע הרכבות משנה.